汪 波， 黃若儀， 譚昭君， 黃 婷， 顏亨梅

(1.北京師范大學(xué)珠海分校，廣東 珠海 519087;2.湖南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410081)

狼蛛是農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)中最常見(jiàn)的蜘蛛類(lèi)群，隸屬于節(jié)肢動(dòng)物門(mén)(Arthropoda)螯肢動(dòng)物亞門(mén)(Chelicerata)蛛形綱(Arachnida)蜘蛛目(Araneae)狼蛛科(Lycosidae)，是稻田害蟲(chóng)重要的捕食性天敵［1］。

狼蛛屬于游獵型蜘蛛，相比于結(jié)網(wǎng)型蜘蛛，游獵型蜘蛛在覓食過(guò)程中，除了聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)和觸覺(jué)等感覺(jué)模式外，嗅覺(jué)定位也起著非常重要的作用，狼蛛可感受到獵物發(fā)出的揮發(fā)性化學(xué)信息素，據(jù)此尋覓和定位獵物。舒迎花等［2］采用視覺(jué)屏蔽法的研究結(jié)果表明擬環(huán)紋豹蛛能利用嗅覺(jué)正確定位獵物從而進(jìn)行捕食活動(dòng)。而通過(guò)嗅覺(jué)功能尋覓定位獵物本質(zhì)上是依賴(lài)于蜘蛛與獵物之間的信息聯(lián)系，尤其是化學(xué)通訊。

雖然中國(guó)的蛛形學(xué)研究較早，但對(duì)蜘蛛化學(xué)通訊的研究開(kāi)展較晚，研究的廣度和深度也遠(yuǎn)不如昆蟲(chóng)類(lèi)［3］。目前國(guó)內(nèi)外在蜘蛛化學(xué)通訊領(lǐng)域的研究主要是蜘蛛種內(nèi)的性化學(xué)通訊方面，集中于測(cè)定性信息素的生物學(xué)功能［4］，對(duì)于種間化學(xué)通訊方面，尤其是蜘蛛與獵物間的化學(xué)信息聯(lián)系、揮發(fā)性化合物對(duì)蜘蛛覓食行為影響的研究相對(duì)較少。但近年來(lái)研究人員已經(jīng)總結(jié)出蜘蛛與獵物間的化學(xué)信息物質(zhì)主要有3類(lèi):一是獵物本身的氣味，如食蟻蜘蛛常受到獵物氣味的顯著引誘作用;二是獵物的排泄物或遺留物，如有觀察發(fā)現(xiàn)狼蛛常選擇在其獵物活動(dòng)過(guò)的場(chǎng)所覓食;三是獵物的食料，如蟹蛛根據(jù)花的氣味來(lái)選擇捕食蜜蜂的場(chǎng)所，有人體氣味的地方更容易吸引吸血蜘蛛前來(lái)尋覓瘧蚊［5］。還有研究發(fā)現(xiàn)，蜘蛛能分辨出低濃度的化學(xué)氣味并做出一定的行為反應(yīng)，如聞到臭味會(huì)迅速避開(kāi)或至少做出踢腿動(dòng)作［2］;蜘蛛還可根據(jù)與獵物有關(guān)的化學(xué)信息來(lái)選擇覓食［6-7］。目前國(guó)內(nèi)已有王國(guó)昌等［8］在研究植物揮發(fā)物對(duì)蜘蛛覓食行為的影響，然而關(guān)于獵物利他素對(duì)蜘蛛覓食過(guò)程中嗅覺(jué)定位的影響還有待進(jìn)一步研究。

本試驗(yàn)采用Y型嗅覺(jué)儀法在視覺(jué)屏蔽條件下研究狼蛛對(duì)其獵物果蠅的揮發(fā)性化合物正十五烷的嗅覺(jué)反應(yīng)，旨在探明獵物利他素在狼蛛捕食過(guò)程中嗅覺(jué)定位的作用，為蜘蛛的保護(hù)及其在農(nóng)林害蟲(chóng)生物防治中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料和裝置

擬環(huán)紋豹蛛(Pardosa pseudoannulata)采自廣東省珠海市草叢間，共12只，雌雄各半，均為體型大小一致的成熟狼蛛。將狼蛛先飼養(yǎng)1周，期間每只狼蛛每天飼喂3只果蠅成蟲(chóng)，使其熟悉果蠅體表的揮發(fā)性信息素氣味，再進(jìn)行3 d饑餓處理，便可進(jìn)行試驗(yàn)。飼養(yǎng)條件和饑餓處理方法參考舒迎花等［2］的方法。

正十五烷，化學(xué)式CH3(CH2)13-CH3，常溫常壓下為無(wú)色液體，揮發(fā)時(shí)為有微弱特殊氣味的無(wú)色氣體，是蜘蛛獵物身上的主要信息素之一。正十五烷不溶于水，溶于乙醇，故本試驗(yàn)使用經(jīng)75%乙醇溶液稀釋后的十五烷溶液。

Y型嗅覺(jué)儀的Y型管兩側(cè)臂等長(zhǎng)10 cm，柄長(zhǎng)20 cm，內(nèi)徑2.5 cm，兩臂夾角90°。Y型管兩臂分別放置不同氣味源(無(wú)十五烷的乙醇溶液脫脂棉、不同濃度的正十五烷乙醇溶液脫脂棉)。

1.2 試驗(yàn)方法

采用動(dòng)物行為學(xué)觀察和單因子變量方法，觀察并記錄在不同濃度、距離、溫度條件下，狼蛛在正十五烷氣味源端的停留時(shí)間。分別對(duì)正十五烷濃度、距離、溫度3個(gè)單因子變量進(jìn)行試驗(yàn)，每個(gè)變量的試驗(yàn)均是從12只狼蛛中隨機(jī)抽取3只進(jìn)行，以每只狼蛛為1個(gè)試驗(yàn)組進(jìn)行梯度試驗(yàn)，每個(gè)梯度重復(fù)10次，每次3 min。此外，為避免狼蛛視覺(jué)的影響，試驗(yàn)在視覺(jué)屏蔽條件下進(jìn)行。

1.2.1 濃度對(duì)狼蛛嗅覺(jué)靈敏度的影響試驗(yàn) 設(shè)置的變量為正十五烷乙醇溶液濃度，分別是10%、20%、40%、80%，控制的定量為室溫23℃、氣味源與狼蛛距離5 cm。詳細(xì)方法參考汪波等［9］的研究。

1.2.2 距離對(duì)狼蛛嗅覺(jué)靈敏度的影響試驗(yàn) 設(shè)置的變量為氣味源與狼蛛間距離，分別是5 cm、10 cm、15 cm、20 cm，控制的定量為室溫23℃、正十五烷乙醇溶液濃度為20%。

1.2.3 溫度對(duì)狼蛛嗅覺(jué)靈敏度的影響試驗(yàn) 設(shè)置的變量為環(huán)境溫度。由于狼蛛的活動(dòng)對(duì)溫度有一定要求，最適溫度為20～30℃，過(guò)低的溫度(15℃以下)及過(guò)高的溫度(30℃以上)都會(huì)對(duì)其嗅覺(jué)等生物學(xué)特性造成影響［10-11］，因此溫度設(shè)置為17℃、23℃、28℃?？刂频亩繛闅馕对磁c狼蛛距離5 cm，正十五烷乙醇溶液濃度為20%。此外，試驗(yàn)前將狼蛛置于試驗(yàn)溫度條件下20 min，使其適應(yīng)環(huán)境溫度。

1.3 數(shù)據(jù)記錄與處理

觀察并記錄狼蛛在每次試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)(180 s)對(duì)不同氣味源端的選擇結(jié)果和停留時(shí)間。試驗(yàn)開(kāi)始后，當(dāng)狼蛛開(kāi)始反應(yīng)并產(chǎn)生位移時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，狼蛛停留在柄管處的時(shí)間不計(jì)在內(nèi)。最后統(tǒng)計(jì)選擇指數(shù)和停留時(shí)間，數(shù)據(jù)記錄與統(tǒng)計(jì)分析參考王瑞剛的方法［12］。

2 結(jié)果

2.1 正十五烷濃度對(duì)狼蛛嗅覺(jué)靈敏度的影響

試驗(yàn)結(jié)果(表1)顯示，當(dāng)正十五烷濃度在40%以?xún)?nèi)時(shí)，狼蛛都能正確選擇有正十五烷氣味源端，且在有正十五烷氣味源端的停留時(shí)間比較長(zhǎng)，均大于90 s，超過(guò)總觀察時(shí)間的一半，其選擇指數(shù)和端停留時(shí)間均顯著大于無(wú)正十五烷氣味源端(P＜0.05);當(dāng)濃度達(dá)80%時(shí)，狼蛛對(duì)有正十五烷氣味源端的選擇指數(shù)及在該端的停留時(shí)間均顯著低于無(wú)正十五烷氣味源端(P＜0.05)，未能依靠嗅覺(jué)正確定位;20%正十五烷氣味對(duì)狼蛛正確定位的導(dǎo)向作用最為明顯，其選擇指數(shù)最高，停留時(shí)間最長(zhǎng)(P＜0.05);當(dāng)濃度低于20%或者高于20%時(shí)，狼蛛對(duì)各梯度濃度十五烷氣味源端的選擇指數(shù)顯著下降(P＜0.05)，停留時(shí)間逐漸變短，其嗅覺(jué)靈敏度逐漸降低，各梯度濃度之間差異顯著 (P＜0.05)。

表1 不同正十五烷濃度下狼蛛對(duì)氣味源端的選擇指數(shù)和停留時(shí)間Table 1 Selection index and residence time of wolf spiders to n-pentadecane odor source at different concentrations

2.2 距離對(duì)狼蛛嗅覺(jué)靈敏度的影響

當(dāng)狼蛛與氣味源間距離在15 cm以?xún)?nèi)時(shí)，狼蛛均能正確選擇有正十五烷氣味源端，在有正十五烷氣味源端的停留時(shí)間較長(zhǎng)，均大于90 s，超過(guò)總觀察時(shí)間的一半，其選擇指數(shù)和停留時(shí)間均顯著大于無(wú)正十五烷氣味源端(P＜0.05);當(dāng)狼蛛與氣味源間距離達(dá)20 cm時(shí)，狼蛛對(duì)兩端的選擇指數(shù)和停留時(shí)間均無(wú)顯著差異(P＞0.05)，選擇具有隨機(jī)性，未能依靠嗅覺(jué)正確定位(表2)。狼蛛正確選擇的指數(shù)在距離為5 cm時(shí)最高，隨著狼蛛與氣味源之間距離的延長(zhǎng)，狼蛛對(duì)各梯度距離的正十五烷氣味源端的選擇指數(shù)顯著下降，在有正十五烷氣味源端的停留時(shí)間逐漸變短(P＜0.05)，其嗅覺(jué)靈敏度逐漸降低，各梯度距離間差異顯著 (P＜0.05)?；貧w分析結(jié)果顯示，狼蛛對(duì)有正十五烷氣味源端的選擇指數(shù)和在有正十五烷氣味源端的停留時(shí)間均與狼蛛和氣味源間的距離呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P＜0.01)，R2=0.992。

表2 不同距離下狼蛛對(duì)氣味源端的選擇指數(shù)和停留時(shí)間Table 2 Selection index and residence time of wolf spiders to n-pentadecane odor source at different distances

2.3 溫度對(duì)狼蛛嗅覺(jué)靈敏度影響

當(dāng)溫度在23～28℃時(shí)，狼蛛均能正確選擇有正十五烷氣味源端，在有正十五烷氣味源端的停留時(shí)間較長(zhǎng)，均大于90 s，超過(guò)總觀察時(shí)間的一半，其選擇指數(shù)和停留時(shí)間均顯著大于無(wú)正十五烷氣味源端(P＜0.05);當(dāng)溫度降低到17℃時(shí)，狼蛛對(duì)兩端的選擇指數(shù)及在兩端的停留時(shí)間都無(wú)顯著差異(P＞0.05)，選擇具有隨機(jī)性，未能依靠嗅覺(jué)正確定位(表3)。狼蛛正確選擇的指數(shù)在溫度為28℃時(shí)最高，隨著溫度的降低，狼蛛對(duì)各梯度溫度下正十五烷氣味源端的選擇指數(shù)顯著下降，在有十五烷氣味源端的停留時(shí)間逐漸變短(P＜0.05)，其嗅覺(jué)靈敏度逐漸降低。回歸分析結(jié)果顯示，狼蛛對(duì)有正十五烷氣味源端的選擇指數(shù)及在有十五烷氣味源端的停留時(shí)間均與溫度呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P＜0.01)，R2=0.931。

表3 不同溫度下狼蛛對(duì)氣味源端的選擇指數(shù)和停留時(shí)間Table 3 Selection index and residence time of wolf spiders to n-pentadecane odor source at different temperatures

3 討論

狼蛛是農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)中常見(jiàn)的蜘蛛類(lèi)群，對(duì)許多作物害蟲(chóng)如飛虱、葉蟬、蚜蟲(chóng)、蝗蟲(chóng)和蠅類(lèi)等有很強(qiáng)控制作用［13-15］，是稻田害蟲(chóng)主要的捕食性天敵［14，16］。

蜘蛛的化學(xué)通訊是其重要的信息交流方式，不同個(gè)體間可通過(guò)信息化合物實(shí)現(xiàn)信息的傳遞。蜘蛛的化學(xué)通訊有2種，即種內(nèi)化學(xué)通訊和種間化學(xué)通訊［17］。在種間化學(xué)信息通訊方面，蜘蛛可利用獵物釋放的利他素尋找捕捉獵物，還通過(guò)化學(xué)擬態(tài)模擬釋放獵物的性信息素來(lái)提高捕食效率［18-19］以及逃避捕食者［20］。在游獵型蜘蛛與獵物之間的信息聯(lián)系上，化學(xué)通訊更是起著非常關(guān)鍵作用。狼蛛可感受到獵物的揮發(fā)性化學(xué)信息素，據(jù)此尋覓和定位獵物，但目前關(guān)于獵物利他素對(duì)蜘蛛覓食過(guò)程中嗅覺(jué)定位的影響還有待研究。

本試驗(yàn)研究了狼蛛對(duì)其獵物果蠅的揮發(fā)性化合物正十五烷的嗅覺(jué)反應(yīng)。結(jié)果表明:在屏蔽視覺(jué)的情況下，狼蛛能分辨出適當(dāng)濃度、距離、溫度條件下的正十五烷氣味，正確選擇覓食，且對(duì)2種氣味源端的選擇指數(shù)存在顯著差異(P＜0.05)，說(shuō)明正十五烷氣味對(duì)狼蛛覓食過(guò)程中的嗅覺(jué)定位具有一定的引導(dǎo)作用。王國(guó)昌等［5］在研究茶葉揮發(fā)物對(duì)鞍形花蟹蛛覓食行為的影響時(shí)也發(fā)現(xiàn)揮發(fā)性化合物能引導(dǎo)鞍形花蟹蛛的嗅覺(jué)定位。趙冬香等［21］的研究結(jié)果也表明揮發(fā)性化合物對(duì)白斑獵蛛具有明顯的引誘活性。這些研究結(jié)果證實(shí)嗅覺(jué)在狼蛛覓食定位過(guò)程中起著很關(guān)鍵的作用，狼蛛可感受到獵物的揮發(fā)性化學(xué)信息素，利用化學(xué)信息尋覓和正確定位獵物，與舒迎花等［2］關(guān)于擬環(huán)紋豹蛛對(duì)白背飛虱的嗅覺(jué)反應(yīng)試驗(yàn)結(jié)論相符合。

本研究還發(fā)現(xiàn)，同是正十五烷氣味，在不同濃度、距離、溫度條件下，狼蛛對(duì)其反應(yīng)靈敏度有所差異。當(dāng)濃度為20%時(shí)狼蛛對(duì)正十五烷氣味的反應(yīng)最為靈敏，低于或者高于此適宜濃度時(shí)，其嗅覺(jué)靈敏度均顯著下降(P＜0.05)，甚至出現(xiàn)負(fù)趨性，可見(jiàn)狼蛛嗅覺(jué)靈敏度與揮發(fā)性化合物濃度不是呈簡(jiǎn)單相關(guān)關(guān)系。存在拐點(diǎn)的原因可能是濃度太低時(shí)揮發(fā)物無(wú)法完全傳達(dá)至狼蛛的嗅覺(jué)感受器，從而不能引起較大的嗅覺(jué)反應(yīng);濃度太高又容易擴(kuò)散到無(wú)正十五烷端，干擾狼蛛判斷氣味源方向，難以作出正確選擇，這與前人的研究結(jié)果［22-25］有類(lèi)似之處。距離和溫度也是影響狼蛛對(duì)揮發(fā)性化合物的嗅覺(jué)靈敏度的重要因素。在距正十五烷氣味源端5 cm時(shí)狼蛛反應(yīng)最為靈敏，隨著距離的增大，嗅覺(jué)靈敏度與距離呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P ＜0.01)，李建光［26］和蘇榮［27］的研究試驗(yàn)也有相似結(jié)果。17℃時(shí)狼蛛反應(yīng)最遲緩，在不同氣味源端的選擇指數(shù)和停留時(shí)間無(wú)顯著差異(P＞0.05)，隨著溫度的上升嗅覺(jué)靈敏度與溫度呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P＜0.01)。狼蛛依靠嗅覺(jué)感受機(jī)制進(jìn)行獵物定位時(shí)對(duì)溫度要有一定要求，推測(cè)是由于正十五烷在溫度較低時(shí)揮發(fā)性相對(duì)較弱，或者是狼蛛在低溫時(shí)自身活動(dòng)能力減弱，反應(yīng)遲鈍。

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